应用碳素纤维布粘贴加固钢筋混凝土结构构件的探讨

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2、域的飞速发展，带动相关产业的快速发展，我国的工程建设领域也进入了提速阶段，无论是在建设规模和建设速度上发展是空前的，在建设工程不可避免的会产生意外事故；另一方面我国的工程建设已经趋向于饱和的发达国家，正面临着工程结构老化裂损，存在大量需要加固的工程。同时，也促进了工程结构加固行业的发展。　　目前，在市场上应用比较广泛的粘钢法、粘碳素纤维布法、粘高强玻璃钢等结构加固方法，各有优点和缺点，适用范围不尽相同；在加固的过程中也有加固失效的工程案例。因此，要利用好各种加固技术，必须分析其优点和特性，充分掌握其应用过程中的利弊，才能扬长避短发挥

3、特点。　　本文将探讨粘碳素纤维布法加固的特点及应用范围。　　1、碳素纤维布的物理力学特性　　碳素纤维布由于其延伸率很低及线膨胀系数为负值等特点，在很多项式领域得到较广泛的应用，其主要物理力学特性如下：　　碳素纤维布的抗拉强度很高、延伸率很低、线膨胀系数为负值，且导电性能良好，优点和缺点比较突出。　　1.1抗拉强度　　碳素纤维布抗拉强度很高，≈3000MPa，接近钢筋抗拉强度的10倍，且材质很轻。基于这一优点，使用时往往忽略了碳素纤维布是脆性材料，延伸率很低，仅为钢筋延伸率的1/10左右，而且弹性模量也较低。因此，虽然碳素纤维的抗拉强

4、度很高，但根据《混凝土结构加固技术规范》（CECS25：90），设计值的选取时必须遵守“其允许应变不应大于0.01或材料极限的2/3”的规定。　　目前市场上供应的碳素纤维布，对允许极限变形的指标均不能保证，在设计取值时只能根据δ=Eε的理论计算，并持ε<0.01的保守态度去取允许设计抗拉应力。这样，碳素纤维布的实际抗拉值比钢材设计值低得多，造价却高得多，每平方米的粘贴成本造价在600元/m2左右，折合虚贴面积最低成本也在200元/m2左右。这就充分说明了所谓的碳素纤维布强度高只是一种虚假现象，实际上并不能充分发挥其特高强度的特性，实

5、际强度只发挥了20%左右，而且造价偏高，可靠度偏低。　　1.2线膨胀系数　　（1）碳素纤维布的热缩冷胀特点　　钢筋的线膨胀系数为10×10-6，混凝土的线膨胀系数为5.0～7.5×10-6，在温度变化条件下彼此基本能协同工作。碳素纤维布与钢筋混凝土性质迥异，线膨胀系数只有钢筋混凝土的1/20左右，是热缩冷胀，互不协调，不足以保证与钢筋混凝土的变形协调。这是碳素纤维布加固工艺上的致命弱点。　　（2）碳素纤维布的线膨胀系数为负值　　碳素纤维布的线膨胀系数为负值，对于一些不要求膨胀的构件和对膨胀变化要求很严的的设备或构件，可能是优点，也可

6、能是致命缺点。　　例如，对于钢筋混凝土结构来说，由于碳素纤维布线膨胀系数为负值，钢筋混凝土结构膨胀了而碳素纤维布不膨胀，反而对结构形成了约束，对于结构来说是致命的，有可能对已经加固后钢筋混凝土结构造成新的损伤，对结构安全更加不利。　　1.3导电性能　　碳素纤维布是一种良好的导电体，这是其优点，也是其致命弱点。如果将碳素纤维布用于结构构件的表面加固，将严重干扰电路系统，形成感应电流或杂散电流，带来钢筋锈蚀、人身及设备安全问题。另外，由于碳素纤维布良好的导电性能，对于一些对抗静电干扰和防雷要求高的房间也应慎重使用。　　2、碳素纤维布加固

7、工艺的工作原理　　用碳素纤维布来取代钢筋来加固受弯或受压构件，其工作原理与钢筋混凝土结构受弯受压构件原理相同，都建立在“平截面理论”和“平衡设计假定”这两个理论的基础上。　　在同一截面上，钢筋混凝土受压，且控制其极限抗压变形εСω=0.0033；钢筋受拉，且控制其变形εS略小于极限拉伸变εg。维持混凝土受压、钢筋受拉，构件受弯曲，平截不变，保持平衡破坏的前提是依靠混凝土、钢筋的黏结力和抗剪强度去满足的。若不能满足，则一切加固措施就都不能起作用。可是在整个碳素纤维布加固过程中，对混凝土的抗剪、抗压、抗粘结力的提高问题并未触及，毫无改善

8、。界面以上的深度一但剪切破坏，则所谓的树脂高黏结力、碳素纤维布的超高强度，都将成为空话。　　3、碳素纤维布加固工艺的破坏机理分析　　3.1理论探讨　　碳素纤维加固工艺问世20余年，学者们即围绕着出现在实验室和加固现场的关于粘碳素纤维布